KR20220119138A - Spot heating by moving the beam in a horizontal rotational motion - Google Patents

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KR20220119138A
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슈-콴 라우
토시유키 나카가와
지유안 예
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세싱을 위한 장치 및 방법들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 열 프로세싱 챔버에 관한 것이다. 하나 이상의 실시예들에서, 프로세스 챔버는 제1 윈도우, 제2 윈도우, 제1 윈도우와 제2 윈도우 사이에 배치된 기판 지지부, 및 제1 윈도우 위에 배치되고 제1 윈도우를 통해 복사 에너지를 제공하도록 구성된 전동식 회전가능 복사 스폿 가열 소스를 포함한다.BACKGROUND Embodiments of the present disclosure generally relate to apparatus and methods for semiconductor processing, and more particularly, to a thermal processing chamber. In one or more embodiments, the process chamber includes a first window, a second window, a substrate support disposed between the first window and the second window, and a substrate support disposed over the first window and configured to provide radiant energy through the first window. a motorized rotatable radiant spot heating source.

Description

수평 회전 운동으로 빔을 이동시키는 것에 의한 스폿 가열Spot heating by moving the beam in a horizontal rotational motion

[0001] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세싱을 위한 장치 및 방법들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 열 프로세스 챔버 및 열 프로세스 챔버에서 사용되는 스폿 가열기들에 관한 것이다.[0001] BACKGROUND Embodiments of the present disclosure relate generally to apparatus and methods for semiconductor processing, and more particularly to a thermal process chamber and spot heaters used in a thermal process chamber.

[0002] 반도체 기판들은 집적 디바이스들 및 마이크로디바이스들의 제작을 포함하는 매우 다양한 애플리케이션들을 위해 프로세싱된다. 프로세싱 동안, 기판은 프로세스 챔버 내의 기판 지지부 상에 포지셔닝된다. 기판 지지부는, 중심 축을 중심으로 회전가능한 지지 샤프트에 의해 지지된다. 가열 소스에 대한 정밀한 제어는 기판이 매우 엄격한 허용오차들 내에서 가열될 수 있게 한다. 기판의 온도는 기판 상에 증착되는 재료의 균일성에 영향을 미칠 수 있다.[0002] BACKGROUND Semiconductor substrates are processed for a wide variety of applications including the fabrication of integrated devices and microdevices. During processing, a substrate is positioned on a substrate support within a process chamber. The substrate support is supported by a support shaft rotatable about a central axis. Precise control over the heating source allows the substrate to be heated within very tight tolerances. The temperature of the substrate can affect the uniformity of the material deposited on the substrate.

[0003] 기판을 가열하는 정밀한 제어에도 불구하고, 기판 상의 특정 위치들에 밸리들(더 낮은 증착(lower deposition))이 형성되는 것이 관측되었다. 따라서, 가열 균일성을 개선하기 위한 장치가 필요하다.[0003] It has been observed that valleys (lower deposition) form at specific locations on the substrate, despite precise control of heating the substrate. Therefore, there is a need for an apparatus for improving heating uniformity.

[0004] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세싱을 위한 장치 및 방법들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 스폿 가열 소스, 이를 포함하는 열 프로세스 챔버, 및 이를 사용하는 방법에 관한 것이다. 하나 이상의 실시예들에서, 프로세스 챔버는 제1 윈도우, 제2 윈도우, 제1 윈도우와 제2 윈도우 사이에 배치된 기판 지지부, 및 제1 윈도우 위에 배치되고 제1 윈도우를 통해 복사 에너지(radiant energy)를 제공하도록 구성된 전동식(motorized) 회전가능 복사 스폿 가열 소스를 포함한다.[0004] BACKGROUND Embodiments of the present disclosure relate generally to apparatus and methods for semiconductor processing, and more particularly to a spot heating source, a thermal process chamber comprising the same, and methods of using the same. In one or more embodiments, the process chamber is disposed over a first window, a second window, a substrate support disposed between the first window and the second window, and radiant energy through the first window. and a motorized rotatable radiation spot heating source configured to provide

[0005] 하나 이상의 실시예들에서, 스폿 가열 소스 조립체는 시준기 홀더(collimator holder), 및 제1 평면에 배치된 회전 스테이지(rotary stage)를 포함하며, 시준기 홀더는 제1 평면에 대해 예각(acute angle)으로 회전 스테이지에 장착된다.[0005] In one or more embodiments, a spot heating source assembly includes a collimator holder, and a rotary stage disposed in a first plane, wherein the collimator holder is at an acute angle relative to the first plane. mounted on a rotating stage.

[0006] 하나 이상의 실시예들에서, 스폿 가열을 위한 방법은, 프로세스 챔버 내의 기판 지지부 상에 기판을 배치하는 단계; 기판에 복사 에너지를 프로젝팅하기 위해 회전 스테이지 상에 장착된 스폿 가열 소스를 활성화시키는 단계; 기판 상의 프로젝팅된 복사 에너지의 충돌 지점(impact point)을 조정하기 위해 아치형 경로를 따라 스폿 가열 소스를 이동시키는 단계; 및 프로젝팅된 복사 에너지로 기판의 원하는 영역을 가열하는 단계를 포함한다.[0006] In one or more embodiments, a method for spot heating comprises: placing a substrate on a substrate support within a process chamber; activating a spot heating source mounted on the rotating stage to project radiant energy onto the substrate; moving the spot heating source along an arcuate path to adjust an impact point of projected radiant energy on the substrate; and heating a desired area of the substrate with the projected radiant energy.

[0007] 본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 상세한 설명은 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있으며, 이러한 실시예들 중 일부는 첨부된 도면들에 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 예시적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하고, 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
[0008] 도 1a는 하나 이상의 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 측단면도이다.
[0009] 도 1b는 다른 실시예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 측단면도이다.
[0010] 도 2a는 하나 이상의 실시예들에 따른 스폿 가열 소스 조립체 복사 경로의 개략적인 측면 사시도이다.
[0011] 도 2b는 하나 이상의 실시예들에 따른 도 2a의 스폿 가열 소스 조립체의 개략적인 하향도(top-down view)이다.
[0012] 도 2c는 하나 이상의 실시예들에 따른 반사기의 개략적인 하향도이다.
[0013] 도 3a는 하나 이상의 실시예들에 따른 도 2a의 스폿 가열 소스 조립체의 개략적인 단면도이다.
[0014] 도 3b는 하나 이상의 실시예들에 따른 도 2a의 스폿 가열 소스 조립체의 개략적인 단면도이다.
[0015] 도 3c는 하나 이상의 실시예들에 따른 도 2a의 스폿 가열 소스 조립체의 개략적인 단면도이다.
[0016] 도 4는 하나 이상의 실시예들에 따른 방법의 흐름도이다.
[0017] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다.[0007] In such a way that the above-mentioned features of the present disclosure may be understood in detail, a more detailed description of the present disclosure, briefly summarized above, may be made with reference to embodiments, some of which are attached illustrated in the drawings. It should be noted, however, that the appended drawings illustrate exemplary embodiments only and should not be regarded as limiting the scope of the present disclosure, but may admit to other equally effective embodiments.
1A is a schematic cross-sectional side view of a process chamber in accordance with one or more embodiments.
1B is a schematic cross-sectional side view of a process chamber according to another embodiment;
2A is a schematic side perspective view of a spot heating source assembly radiation path in accordance with one or more embodiments.
FIG. 2B is a schematic top-down view of the spot heating source assembly of FIG. 2A in accordance with one or more embodiments;
2C is a schematic top-down view of a reflector in accordance with one or more embodiments.
3A is a schematic cross-sectional view of the spot heat source assembly of FIG. 2A in accordance with one or more embodiments.
3B is a schematic cross-sectional view of the spot heat source assembly of FIG. 2A in accordance with one or more embodiments.
3C is a schematic cross-sectional view of the spot heat source assembly of FIG. 2A in accordance with one or more embodiments.
4 is a flowchart of a method in accordance with one or more embodiments.
To facilitate understanding, like reference numbers have been used where possible to designate like elements that are common to the drawings. It is contemplated that elements and features of one embodiment may be beneficially incorporated in other embodiments without further recitation.

[0018] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세싱을 위한 장치 및 방법들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 열 프로세스 챔버 및 열 프로세싱 챔버와 함께 사용되는 스폿 열 가열 조립체들에 관한 것이다. 열 프로세스 챔버는 기판 지지부, 기판 지지부 위에 배치된 제1 복수의 가열 엘리먼트들, 및 제1 복수의 가열 엘리먼트들 위에 배치된 하나 이상의 스폿 가열 소스 조립체들을 포함한다. 하나 이상의 스폿 가열 소스 조립체들은 프로세싱 동안에 기판 지지부 상에 배치된 기판 상의 더 낮은 온도의 구역들에 국부적인 가열을 제공하기 위해 활용된다. 기판의 국부화된 가열은 온도 프로파일을 개선하고, 이는 결국, 증착 균일성을 개선한다.[0018] BACKGROUND Embodiments of the present disclosure relate generally to apparatus and methods for semiconductor processing, and more particularly to a thermal process chamber and spot thermal heating assemblies for use with a thermal processing chamber. The thermal process chamber includes a substrate support, a first plurality of heating elements disposed over the substrate support, and one or more spot heat source assemblies disposed over the first plurality of heating elements. One or more spot heat source assemblies are utilized to provide localized heating to regions of lower temperature on a substrate disposed on a substrate support during processing. Localized heating of the substrate improves the temperature profile, which in turn improves deposition uniformity.

[0019] 본원에서 설명되는 바와 같은 "기판" 또는 "기판 표면"은 일반적으로, 상부에서 프로세싱이 수행되는 임의의 기판 표면을 지칭한다. 예컨대, 기판 표면은, 애플리케이션에 따라, 실리콘, 실리콘 산화물, 도핑된 실리콘, 실리콘 게르마늄, 게르마늄, 갈륨 비소, 유리, 사파이어, 및 임의의 다른 재료들, 이를테면 금속들, 금속 질화물들, 금속 합금들, 및 다른 전도성 또는 반(semi)-전도성 재료들을 포함할 수 있다. 기판 또는 기판 표면은 또한, 유전체 재료들, 이를테면 실리콘 이산화물, 실리콘 질화물, 유기실리케이트들, 및 탄소 도핑된 실리콘 산화물 또는 질화물 재료들을 포함할 수 있다. 기판 그 자체는 임의의 특정 사이즈 또는 형상으로 제한되지 않는다. 본원에서 설명되는 실시예들이 일반적으로 둥근 200 mm, 300 mm, 또는 450 mm 기판을 참조하여 이루어지지만, 본원에서 설명되는 실시예들에 따라, 다른 형상들, 이를테면 다각형, 정사각형, 직사각형, 곡선형, 또는 다른 비(non)-원형 워크피스들이 활용될 수 있다.[0019] A “substrate” or “substrate surface” as described herein generally refers to any substrate surface over which processing is performed. For example, the substrate surface may be formed of silicon, silicon oxide, doped silicon, silicon germanium, germanium, gallium arsenide, glass, sapphire, and any other materials such as metals, metal nitrides, metal alloys, depending on the application. and other conductive or semi-conductive materials. The substrate or substrate surface may also include dielectric materials such as silicon dioxide, silicon nitride, organosilicates, and carbon doped silicon oxide or nitride materials. The substrate itself is not limited to any particular size or shape. Although the embodiments described herein are generally made with reference to a round 200 mm, 300 mm, or 450 mm substrate, in accordance with embodiments described herein other shapes such as polygonal, square, rectangular, curved, Or other non-circular workpieces may be utilized.

[0020] 도 1a는 일 실시예에 따른 프로세스 챔버(100a)의 개략적인 측단면도이다. 프로세스 챔버(100a)는 에피택셜 증착 프로세스와 같은 열 프로세스를 수행하기 위한 프로세스 챔버이다. 프로세스 챔버(100a)는 챔버 덮개(103), 챔버 바디(148), 커버(134), 및 가열을 위한 복사 가열 램프들(104a, 104b)의 어레이들, 및 프로세스 챔버(100a) 내에 배치된 서셉터(106)를 포함한다. 복사 가열 램프들(104a, 104b)의 어레이들은 서셉터(106) 아래 및 위에 배치되지만, 복사 가열 램프들(104a)의 상부 어레이 또는 복사 가열 램프들(104b)의 하부 어레이 중 하나는 생략될 수 있다. 복사 가열 램프들(104a, 104b)의 어레이들은 약 10 KW 내지 60 KW의 총 램프 전력을 제공한다. 복사 가열 램프들(104a, 104b)의 어레이들은 기판(102)을 섭씨 약 500도 내지 섭씨 약 900도의 온도로 가열하지만; 그러나, 다른 온도 범위들이 고려된다.[0020] 1A is a schematic cross-sectional side view of a process chamber 100a according to one embodiment. The process chamber 100a is a process chamber for performing a thermal process, such as an epitaxial deposition process. The process chamber 100a includes a chamber lid 103 , a chamber body 148 , a cover 134 , and arrays of radiant heat lamps 104a , 104b for heating, and a sieve disposed within the process chamber 100a . a scepter 106 . The arrays of radiant heat lamps 104a, 104b are disposed below and above the susceptor 106 , but either the upper array of radiant heat lamps 104a or the lower array of radiative heat lamps 104b may be omitted. have. The arrays of radiant heating lamps 104a, 104b provide a total lamp power of about 10 KW to 60 KW. The arrays of radiant heating lamps 104a, 104b heat the substrate 102 to a temperature between about 500 degrees Celsius and about 900 degrees Celsius; However, other temperature ranges are contemplated.

[0021] 복사 가열 램프들(104a, 104b)의 어레이들은, 프로세스 가스가 기판(102) 위를 통과할 때 기판(102)의 다양한 구역들의 온도를 제어하기 위해 존(zone)들에서 독립적으로 제어되며, 따라서 기판(102)의 상부 표면 상에 재료의 증착을 가능하게 한다. 본원에서 상세히 논의되지는 않지만, 증착된 재료는, 다른 재료들 중에서도, 실리콘, 도핑된 실리콘, 게르마늄, 도핑된 게르마늄, 실리콘 게르마늄, 도핑된 실리콘 게르마늄, 갈륨 비소, 갈륨 질화물, 또는 알루미늄 갈륨 질화물을 포함할 수 있다.[0021] The arrays of radiant heating lamps 104a , 104b are independently controlled in zones to control the temperature of the various zones of the substrate 102 as the process gas passes over the substrate 102 , thus It enables the deposition of material on the upper surface of the substrate 102 . Although not discussed in detail herein, deposited materials include silicon, doped silicon, germanium, doped germanium, silicon germanium, doped silicon germanium, gallium arsenide, gallium nitride, or aluminum gallium nitride, among other materials. can do.

[0022] 복사 가열 램프들(104a, 104b)의 어레이들은, 본원에서 램프 벌브(141)로서 도시된, 복사 열 소스를 포함한다. 각각의 램프 벌브(141)는 전력 분배 보드(152), 이를테면 PCB(printed circuit board)에 커플링되며, 전력 분배 보드(152)를 통해 각각의 램프 벌브(141)에 전력이 공급된다. 제2 윈도우(110) 아래에 위치된 복사 가열 램프들(104a, 104b)의 어레이들은 램프헤드(145) 내에 포지셔닝되며, 램프헤드(145)는 프로세싱 동안 또는 프로세싱 후에, 예컨대, 복사 가열 램프들(104a, 104b)의 어레이들 사이에 위치된 채널들(149) 내로 유입되는 냉각 유체에 의해 냉각될 수 있다.[0022] The arrays of radiant heating lamps 104a , 104b include a radiant heat source, shown herein as lamp bulb 141 . Each lamp bulb 141 is coupled to a power distribution board 152 , such as a printed circuit board (PCB), through which power is supplied to each lamp bulb 141 . Arrays of radiant heating lamps 104a , 104b positioned below the second window 110 are positioned within a lamphead 145 , which is disposed during or after processing, eg, radiant heating lamps ( It may be cooled by a cooling fluid flowing into channels 149 located between the arrays of 104a, 104b.

[0023] 서셉터(106)는 도시된 바와 같은 디스크-형(disk-like) 기판 지지부이지만, 대안적으로, 링-형(ring-like) 기판 지지부를 포함할 수 있으며, 링-형 기판 지지부는 기판(102)의 에지로부터 기판(102)을 지지하여 기판(102)의 후면을 복사 가열 램프들(104)로부터의 열에 노출시킨다. 서셉터(106)는, 복사 가열 램프들(104)로부터의 복사 에너지를 흡수하고 복사 에너지를 기판(102)으로 전도하여, 기판(102)의 가열을 가능하게 하기 위해, 실리콘 탄화물 또는 실리콘 탄화물로 코팅된 흑연으로 형성된다.[0023] The susceptor 106 is a disk-like substrate support as shown, but may alternatively include a ring-like substrate support, the ring-like substrate support being the substrate ( Supporting the substrate 102 from the edge of 102 exposes the backside of the substrate 102 to heat from the radiant heat lamps 104 . The susceptor 106 is formed of silicon carbide or silicon carbide to absorb radiant energy from the radiant heating lamps 104 and conduct the radiant energy to the substrate 102 to enable heating of the substrate 102 . It is formed of coated graphite.

[0024] 서셉터(106)는 프로세스 챔버(100a) 내에서 제1 윈도우(108)와 제2 윈도우(110) 사이에 위치된다. 제1 윈도우(108) 및 제2 윈도우(110) 각각은 돔들로서 형상화된다. 그러나, 제1 윈도우(108) 및 제2 윈도우(110)는 평면형을 포함하는 다른 형상들을 가질 수 있다는 것이 고려된다. 베이스 링(112)이 제1 윈도우(108)와 제2 윈도우(110) 사이에 배치된다. 제1 윈도우(108) 및 제2 윈도우(110) 각각은 복사 가열 램프들(104a, 104b)의 어레이들에 의해 제공되는 복사 에너지에 대해 광학적으로 투명하다. 제1 윈도우(108)는 챔버 덮개(103)와 서셉터(106) 사이에 배치된다. 복사 가열 램프들(104a)의 상부 어레이는 제1 윈도우(108) 위에 배치된다. 반사기(154)는 복사 가열 램프들(104a)의 상부 어레이로부터의 열 에너지의 지향(directing)을 가능하게 한다. 유사하게, 복사 열 램프들의 하부 어레이는 제2 윈도우(110) 아래에 배치된다.[0024] The susceptor 106 is positioned within the process chamber 100a between the first window 108 and the second window 110 . Each of the first window 108 and the second window 110 is shaped as domes. However, it is contemplated that the first window 108 and the second window 110 may have other shapes including planar. A base ring 112 is disposed between the first window 108 and the second window 110 . Each of the first window 108 and the second window 110 is optically transparent to radiant energy provided by the arrays of radiative heating lamps 104a, 104b. The first window 108 is disposed between the chamber lid 103 and the susceptor 106 . A top array of radiant heating lamps 104a is disposed above the first window 108 . The reflector 154 enables directing of thermal energy from the top array of radiant heating lamps 104a. Similarly, a lower array of radiant heat lamps is disposed below the second window 110 .

[0025] 서셉터(106)는 운동 조립체(120)에 커플링된 샤프트 또는 스템(118)을 포함한다. 운동 조립체(120)는 스템(118) 및/또는 서셉터(106)의 움직임 및/또는 조정 및/또는 회전을 제공하는 하나 이상의 액추에이터들 및/또는 조정 디바이스들을 포함한다. 서셉터(106)는 약 5 RPM 내지 약 100 RPM, 예컨대 약 10 RPM 내지 약 50 RPM으로 회전할 수 있다. 서셉터(106)는, 프로세싱 포지션에 위치되어 있는 동안, 프로세스 챔버(100a)를, 서셉터(106) 위에 있는 프로세스 가스 구역(136), 및 서셉터(106) 아래의 퍼지 가스 구역(138)으로 분할한다. 프로세싱 동안 프로세스 가스에 기판(102)의 노출을 가능하게 하기 위해, 프로세스 가스 유입구(114), 퍼지 가스 유입구(164), 및 가스 배출구(116)가 베이스 링(112)에 제공된다. 프로세스 가스 소스(151)는 프로세스 가스 유입구(114)에 프로세스 가스를 제공하고, 퍼지 가스 소스(162)는 퍼지 가스 유입구(164)에 퍼지 가스를 제공한다. 프로세스 및 퍼지 가스들은 가스 배출구(116)를 통해 배기 어셈블리(157)로 유동한다.[0025] The susceptor 106 includes a shaft or stem 118 coupled to the motion assembly 120 . Motion assembly 120 includes one or more actuators and/or adjustment devices that provide movement and/or adjustment and/or rotation of stem 118 and/or susceptor 106 . The susceptor 106 may rotate between about 5 RPM and about 100 RPM, such as between about 10 RPM and about 50 RPM. The susceptor 106, while positioned in the processing position, evacuates the process chamber 100a , a process gas region 136 above the susceptor 106 , and a purge gas region 138 below the susceptor 106 . split into A process gas inlet 114 , a purge gas inlet 164 , and a gas outlet 116 are provided in the base ring 112 to facilitate exposure of the substrate 102 to process gases during processing. Process gas source 151 provides process gas to process gas inlet 114 , and purge gas source 162 provides purge gas to purge gas inlet 164 . Process and purge gases flow through gas outlet 116 to exhaust assembly 157 .

[0026] 원형 차폐부(146)가 서셉터(106) 주위에 배치되고, 베이스 링(112) 및/또는 라이너(163)에 커플링되어, 복사 가열 램프들(104)로부터의 열의 누설을 방지하거나 또는 최소화한다. 부가적으로, 열 차폐부(175)는 원하지 않는 열의 전달을 차단하기 위해 반사기(154) 위에 배치된다. 열 차폐부(175)는 금속 재료, 예컨대 알루미늄으로 제작되고, 금으로 코팅된다. 기판 온도는 서셉터(106)의 최하부에서 온도들을 측정하도록 구성된 센서들에 의해 간접적으로 측정될 수 있다. 센서들은 램프헤드(145) 내에 형성된 포트들에 배치된 고온계(pyrometer)들일 수 있다. 부가적으로, 고온계와 같은 하나 이상의 온도 센서들(153)이, 기판(102)의 디바이스 측의 온도를 측정하도록 지향된다. 하나 이상의 온도 센서들(153)은 챔버 덮개(103)를 관통하여 배치되고, 열 차폐부(175)를 관통하여 형성된 개구를 통해 기판(102)을 검출하도록 구성된다.[0026] A circular shield 146 is disposed around the susceptor 106 and coupled to the base ring 112 and/or the liner 163 to prevent or minimize leakage of heat from the radiant heat lamps 104 . do. Additionally, a heat shield 175 is disposed over the reflector 154 to block the transfer of unwanted heat. The heat shield 175 is made of a metal material, such as aluminum, and coated with gold. The substrate temperature may be measured indirectly by sensors configured to measure temperatures at the bottom of the susceptor 106 . The sensors may be pyrometers disposed at ports formed in the lamphead 145 . Additionally, one or more temperature sensors 153 , such as a pyrometer, are directed to measure the temperature of the device side of the substrate 102 . The one or more temperature sensors 153 are disposed through the chamber lid 103 and are configured to detect the substrate 102 through an opening formed through the heat shield 175 .

[0027] 프로세스 챔버(100a)는 하나 이상의 스폿 가열 소스 조립체들(170)(2개가 도시됨)을 더 포함한다. 각각의 스폿 가열 소스 조립체(170)는 예컨대, 레이저 시스템 조립체이다. 레이저 시스템 조립체의 전력 밀도는 약 1 W/cm2 내지 약 1000 W/cm2, 예컨대 약 1 W/cm2 내지 약 200 W/cm2, 예컨대 약 200 W/cm2 내지 약 1000 W/cm2의 범위일 수 있다. 각각의 스폿 가열 소스 조립체(170)는 챔버 덮개(103)의 상부 표면에 커플링되어 그 상부 표면 상에 배치된다. 각각의 스폿 가열 소스 조립체(170)는 복사 에너지(132)를 반사기(154)의 개구(130)(내부에 광학적으로 투명한 윈도우를 가질 수 있음)를 통해, 제1 윈도우(108)를 거쳐, 그리고 서셉터(106) 쪽으로, 지향시킨다. 각각의 스폿 가열 소스 조립체(170)로부터의 복사 에너지(132)는 서셉터(106) 상에 포지셔닝된 기판(102)의 하나 이상의 미리 결정된 위치들 상에 충돌하기 위해 서셉터(106) 쪽으로 지향된다. 스폿 가열 소스 조립체(170)로부터의 복사 에너지(132)는 기판의 미리 결정된 위치들을 선택적으로 가열하여, 프로세싱 동안 더 균일한 기판 온도(그리고 따라서, 더 균일한 증착)를 초래한다. 각각의 스폿 가열 소스 조립체(170)에 의해 제공되는 열 에너지는, 온도 센서(153)에 의한 온도 측정들 및 제어기(150)로부터의 하나 이상의 명령들에 대한 응답으로, 기판(102) 상의 위치로 지향된다.The process chamber 100a further includes one or more spot heat source assemblies 170 (two are shown). Each spot heat source assembly 170 is, for example, a laser system assembly. The power density of the laser system assembly is between about 1 W/cm 2 and about 1000 W/cm 2 , such as between about 1 W/cm 2 and about 200 W/cm 2 , such as between about 200 W/cm 2 and about 1000 W/cm 2 . may be in the range of Each spot heat source assembly 170 is coupled to and disposed on an upper surface of the chamber lid 103 . Each spot heat source assembly 170 directs radiant energy 132 through an opening 130 of a reflector 154 (which may have an optically transparent window therein), through a first window 108 , and towards the susceptor 106 . Radiant energy 132 from each spot heating source assembly 170 is directed towards the susceptor 106 to impinge on one or more predetermined locations of the substrate 102 positioned on the susceptor 106 . . Radiant energy 132 from the spot heating source assembly 170 selectively heats predetermined locations of the substrate, resulting in a more uniform substrate temperature (and thus more uniform deposition) during processing. Thermal energy provided by each spot heat source assembly 170 is directed to a location on the substrate 102 in response to temperature measurements by the temperature sensor 153 and one or more commands from the controller 150 . is oriented

[0028] 2개의 스폿 가열 소스 조립체들(170)이 프로세스 챔버(100a)에 도시되어 있지만, 하나 이상의 스폿 가열 소스 조립체들(170), 예컨대 2개의 스폿 가열 소스 조립체들(170), 예컨대 3개의 스폿 가열 소스 조립체들(170), 예컨대 4개의 스폿 가열 소스 조립체들(170)이 프로세스 챔버(100a) 상에 장착될 수 있다는 것이 고려된다. 특히 트랙-장착된(track-mounted) 스폿 가열 소스 조립체들과 비교하여, 각각의 스폿 가열 소스 조립체(170)의 유리하게 감소된 장착 시스템의 벌크로 인해, 다수의 스폿 가열 소스 조립체들(170)이 장착될 수 있다.[0028] Although two spot heat source assemblies 170 are shown in process chamber 100a , one or more spot heat source assemblies 170 , such as two spot heat source assemblies 170 , such as three spot heat sources It is contemplated that assemblies 170 , such as four spot heat source assemblies 170 , may be mounted on process chamber 100a . Multiple spot heat source assemblies 170 , particularly due to the advantageously reduced bulk of the mounting system of each spot heat source assembly 170 as compared to track-mounted spot heat source assemblies can be fitted.

[0029] 위에서 설명된 프로세스 챔버(100a)는 프로세서 기반 시스템 제어기, 이를테면, 제어기(150)에 의해 제어된다. 예컨대, 제어기(150)는 프로세스 챔버(100a) 내에서 압력, 온도들, 및 유량(flow rate)들을 제어하도록 구성된다. 추가의 예로서, 제어기(150)는 기판(102)의 개선된 온도 균일성을 가능하게 하기 위해 스폿 가열 소스 조립체(170)를 동작시키도록 구성된다. 제어기(150)는, 메모리(155), 지원 회로들(158), 및 대용량 저장 디바이스와 동작가능한 프로그램가능 CPU(central processing unit)(156), 입력 제어 유닛, 및 디스플레이 유닛(미도시), 이를테면, 기판 프로세싱의 제어를 가능하게 하기 위해 프로세스 챔버(100a)의 다양한 컴포넌트들에 커플링된, 전력 공급부들, 클록들, 캐시, 입력/출력(I/O) 회로들 등을 포함한다. 제어기(150)는 또한, 전구체, 프로세스 가스, 및 퍼지 가스 유동을 모니터링하는 센서들을 포함하는, 프로세스 챔버(100a) 내의 센서들을 통해 기판 프로세싱을 모니터링하기 위한 하드웨어를 포함한다. 시스템 파라미터들, 이를테면 기판 온도, 챔버 분위기 압력 등을 측정하는 다른 센서들이 또한, 제어기(150)에 정보를 제공할 수 있다.[0029] The process chamber 100a described above is controlled by a processor-based system controller, such as controller 150 . For example, the controller 150 is configured to control pressure, temperatures, and flow rates within the process chamber 100a. As a further example, the controller 150 is configured to operate the spot heating source assembly 170 to enable improved temperature uniformity of the substrate 102 . The controller 150 includes a programmable central processing unit (CPU) 156 operable with memory 155 , support circuits 158 , and a mass storage device, an input control unit, and a display unit (not shown), such as , power supplies, clocks, cache, input/output (I/O) circuits, and the like, coupled to various components of the process chamber 100a to enable control of substrate processing. Controller 150 also includes hardware for monitoring substrate processing via sensors within process chamber 100a, including sensors monitoring precursor, process gas, and purge gas flows. Other sensors that measure system parameters, such as substrate temperature, chamber atmospheric pressure, etc., may also provide information to the controller 150 .

[0030] 도 1b는 하나 이상의 실시예들에 따른 프로세스 챔버(100b)의 단면도를 예시한다. 프로세스 챔버(100b)는 도 1a에 도시된 프로세스 챔버(100a)와 유사하지만, 상이한 덮개(103B)를 활용한다. 덮개(103B)는 클램프 링(160)에 커플링된다. 복수의 복사 가열 램프들(104b)이 반사기(154) 근처에서 덮개(103B)에 장착된다. 하나 이상의 온도 센서들(153)이 덮개(103B)에 커플링되고, 기판(102)의 온도 측정을 가능하게 하도록 포지셔닝된다. 하나 이상의 스폿 가열 소스 조립체들(170)(하나가 도시됨)이 또한, 챔버 덮개(103B)의 상부 표면 상에 배치되고, 복사 에너지를 기판(102)으로 지향시키도록 포지셔닝된다.[0030] 1B illustrates a cross-sectional view of a process chamber 100b in accordance with one or more embodiments. Process chamber 100b is similar to process chamber 100a shown in FIG. 1A , but utilizes a different lid 103B. Cover 103B is coupled to clamp ring 160 . A plurality of radiant heating lamps 104b are mounted to the lid 103B near the reflector 154 . One or more temperature sensors 153 are coupled to the lid 103B and positioned to enable temperature measurement of the substrate 102 . One or more spot heating source assemblies 170 (one is shown) are also disposed on the upper surface of the chamber lid 103B and positioned to direct radiant energy to the substrate 102 .

[0031] 도 2a는 스폿 가열 소스 조립체(170)의 사시도를 예시한다. 스폿 가열 소스 조립체(170)는 복사 스폿 가열 소스(201), 회전 스테이지(202), 회전 플레이트(205), 및 냉각 플레이트(203)를 포함한다. 복사 스폿 가열 소스(201)는 회전 플레이트(205) 상에 그리고 그 위에 배치되고, 그 다음, 회전 플레이트(205)는 회전 스테이지(202) 상에 그리고 그 위에 배치되고, 그 다음, 회전 스테이지(202)는 냉각 플레이트(203) 상에 그리고 그 위에 배치된다. 회전 스테이지(202)는 제1 평면(284)에 배치된다. 회전 플레이트(205)는 제1 평면(284)에 평행하게 배치되고, 복사 스폿 가열 소스(201)를 회전시키기 위해 회전 스테이지(202) 내에서 또는 회전 스테이지(202) 상에서 회전가능하다. 진공(예컨대, 진공-밀폐) 또는 상승된 압력들을 누설 없이 견디도록 구성된 밀봉 베어링들 및/또는 볼 베어링들과 같은 베어링들이 회전 스테이지(202)와 회전 플레이트(205) 사이에 포지셔닝되어 이들 사이의 움직임을 가능하게 할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 복사 스폿 가열 소스(201)는 제1 평면(284)에 대해 예각(285)으로 장착된다. 예각(285)은 약 75도 내지 약 85도의 범위 내에 있을 수 있다. 그러나, 다른 범위들, 예컨대 약 60도 내지 약 90도가 또한 고려된다. 복사 스폿 가열 소스(201)는 예각(285)에서 회전 플레이트(205), 회전 스테이지(202) 및 냉각 플레이트(203)를 통해 에너지(220)를 전달한다. 회전 플레이트(205), 회전 스테이지(202), 및 냉각 플레이트(203)를 관통하여 형성된, 복사 에너지를 수용하는 개구들은, 예각(285)과 매칭하는 각도로 형성된 측벽들을 가질 수 있다. 복사 스폿 가열 소스(201)는 전동화되고(예컨대, 모터 또는 다른 기계적 액추에이터에 의해 구동되고), 회전가능하고, 그리고 제1 윈도우(108)를 통해 복사 에너지를 제공하도록 구성된다.[0031] 2A illustrates a perspective view of a spot heat source assembly 170 . The spot heating source assembly 170 includes a radiant spot heating source 201 , a rotation stage 202 , a rotation plate 205 , and a cooling plate 203 . The radiation spot heating source 201 is disposed on and above the rotation plate 205 , then the rotation plate 205 is disposed on and above the rotation stage 202 , and then the rotation stage 202 . ) is disposed on and above the cooling plate 203 . The rotation stage 202 is disposed in a first plane 284 . The rotation plate 205 is disposed parallel to the first plane 284 and is rotatable in or on the rotation stage 202 to rotate the radiation spot heating source 201 . Bearings such as sealed bearings and/or ball bearings configured to withstand a vacuum (eg vacuum-tight) or elevated pressures without leakage are positioned between the rotating stage 202 and the rotating plate 205 to move between them. can make possible In one or more embodiments, the radiation spot heating source 201 is mounted at an acute angle 285 relative to the first plane 284 . The acute angle 285 may be in a range from about 75 degrees to about 85 degrees. However, other ranges are also contemplated, such as from about 60 degrees to about 90 degrees. Radiant spot heating source 201 transmits energy 220 through rotation plate 205 , rotation stage 202 and cooling plate 203 at acute angle 285 . The openings for receiving radiant energy, formed through the rotation plate 205 , the rotation stage 202 , and the cooling plate 203 , may have sidewalls formed at an angle matching the acute angle 285 . The radiation spot heating source 201 is motorized (eg, driven by a motor or other mechanical actuator), is rotatable, and is configured to provide radiant energy through the first window 108 .

[0032] 복사 스폿 가열 소스(201)가 장착된 각도인 예각(285)은, 복사 스폿 가열 소스(201)가, 제1 평면(284)에 대해 일반적으로 수직인 102의 평면에 대하여 예각으로 기판(102)에 에너지(220)를 제공할 수 있게 한다. 복사 스폿 가열 소스(201)를 회전시키기 위해 회전 플레이트(205)를 회전시키는 것은, 복사 스폿 가열 소스(201)에 의해 제공되는 에너지(220)가 기판(102) 상에서 원형 또는 반원형(예컨대, 호(arc)-형 또는 아치형) 패턴(230)으로 기판(102)을 가열하는 것을 가능하게 한다. 완전한 원형 패턴(230)이 도 2a에 도시되지만, 반원형 패턴이 고려된다.[0032] The acute angle 285 , the angle at which the radiation spot heating source 201 is mounted, is an acute angle with respect to the plane of 102 at which the radiation spot heating source 201 is generally perpendicular to the first plane 284 . to provide energy 220 to Rotating the rotation plate 205 to rotate the radiation spot heating source 201 means that the energy 220 provided by the radiation spot heating source 201 is circular or semi-circular (eg, arc (eg) arc)-shaped or arcuate) pattern 230 , making it possible to heat the substrate 102 . A complete circular pattern 230 is shown in FIG. 2A , although a semi-circular pattern is contemplated.

[0033] 도 2b는 기판(102) 상에 형성된 반원형 패턴(230)을 예시한다. 일 예에서, 패턴(230)은 60도 내지 180도의 호, 이를테면, 약 60도 내지 120도의 호일 수 있다. 도 2b에서, 180도 경로가 실선으로 도시된다. 그러나, 원한다면, 최대 360도의 회전이 가능하다는 것이 고려된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 회전 정지부들이 회전 스테이지(202) 상에 배치되어, 회전 플레이트(205)가, 하나 이상의 회전 정지부들에 의해 정의된 바와 같이 회전 스테이지(202) 상에서 설정된 양을 회전할 수 있게 한다. 하나 이상의 회전 정지부들은 원하는 패턴(230)을 생성하기 위해 회전 플레이트(205)의 회전을 제한한다. 일 예에서, 정지부들은 회전 스테이지(202)의 상부 표면으로부터 수직으로 연장되는 2개의 포스트들일 수 있다. 회전 플레이트(205)로부터 캔틸레버 방식(cantilevered manner)으로 연장되는 연장부는, 포스트들 사이에 포지셔닝되고 회전 플레이트(205)가 회전함에 따라 포스트들 사이에서 이동한다. 회전 플레이트(205)의 연장부는 회전 플레이트가 회전함에 따라 포스트들과 접촉하고, 이로써 회전 플레이트의 회전을 제한한다. 포스트들은 회전 플레이트의 미리 결정된 회전 정도를 허용하도록 미리 결정된 포지션들에 포지셔닝될 수 있다는 것이 고려된다.[0033] 2B illustrates a semicircular pattern 230 formed on the substrate 102 . In one example, pattern 230 may be an arc of 60 degrees to 180 degrees, such as an arc of about 60 degrees to 120 degrees. In FIG. 2B , a 180 degree path is shown as a solid line. However, it is contemplated that rotations of up to 360 degrees are possible, if desired. In one embodiment, one or more rotation stops are disposed on the rotation stage 202 so that the rotation plate 205 rotates a set amount on the rotation stage 202 as defined by the one or more rotation stops. make it possible One or more rotation stops limit rotation of rotation plate 205 to create desired pattern 230 . In one example, the stops may be two posts extending vertically from the top surface of the rotation stage 202 . An extension extending in a cantilevered manner from the rotating plate 205 is positioned between the posts and moves between the posts as the rotating plate 205 rotates. The extension of the rotating plate 205 contacts the posts as the rotating plate rotates, thereby limiting rotation of the rotating plate. It is contemplated that the posts may be positioned at predetermined positions to allow for a predetermined degree of rotation of the rotation plate.

[0034] 복사 스폿 가열 소스(201)는 기판(102)의 중심으로부터 외측 에지까지의 임의의 지점을 가열하도록 구성된다. 패턴(230)은, 예컨대 기판(102)의 중심으로부터 기판(102)의 외측 둘레(circumference)까지 연장될 수 있다. 복사 스폿 가열 소스(201)의 각진(angled) 장착으로 인해, 기판(102)의 중심으로부터의 거리에 대한 에너지(220)의 위치의 포지션은 사전-프로그램된 알고리즘에 의해 결정될 수 있다. 일부 예들에서, 복사 스폿 가열 소스(201)의 포지션은 프로세싱 동안 고정된 상태로 유지된다. 다른 예들에서, 스폿 가열 소스는 복사 에너지를 인가하면서 프로세싱 동안 이동된다. 그러한 예에서, 복사 에너지의 충돌 위치는, 기판이 회전됨에 따라, 기판 표면에 걸쳐 앞뒤로 스위핑될 수 있다.[0034] The radiation spot heating source 201 is configured to heat any point from the center to the outer edge of the substrate 102 . The pattern 230 may extend, for example, from the center of the substrate 102 to the outer circumference of the substrate 102 . Due to the angled mounting of the radiation spot heating source 201 , the position of the position of the energy 220 relative to the distance from the center of the substrate 102 may be determined by a pre-programmed algorithm. In some examples, the position of the radiation spot heating source 201 remains fixed during processing. In other examples, the spot heating source is moved during processing while applying radiant energy. In such an example, the impact location of the radiant energy may be swept back and forth across the substrate surface as the substrate is rotated.

[0035] 회전 스테이지(202)는 챔버 덮개(103) 상에 배치된 냉각 플레이트(203) 상에 배치된다. 하나 이상의 실시예들에서, 냉각 플레이트(203)는 알루미늄을 포함한다. 하나 이상의 실시예들에서, 회전 스테이지(202)는, 냉각 플레이트(203)와 직접 접촉하여 배치되어, 이들 사이의 열 전달을 가능하게 한다. 회전 스테이지(202) 및 냉각 플레이트(203)는 비교적 높은 열 전도도를 갖는 재료들, 이를테면 금속들, 예컨대 알루미늄 또는 알루미늄 합금들로 형성될 수 있다. 냉각 플레이트(203)는, 스폿 가열 소스 조립체(170)의 온도 제어를 가능하게 하기 위해, 냉각 플레이트(203)를 통해 냉각 유체, 예컨대 물을 유동시키는 채널들(240)을 포함한다. 하나 이상의 실시예들에서, 채널들(240)은 하나 이상의 알루미늄, 스테인리스 강, 및/또는 구리 파이프들을 포함한다.[0035] The rotation stage 202 is disposed on a cooling plate 203 disposed on the chamber lid 103 . In one or more embodiments, the cooling plate 203 comprises aluminum. In one or more embodiments, the rotating stage 202 is placed in direct contact with the cooling plate 203 to allow heat transfer therebetween. The rotating stage 202 and the cooling plate 203 may be formed of materials having a relatively high thermal conductivity, such as metals such as aluminum or aluminum alloys. The cooling plate 203 includes channels 240 for flowing a cooling fluid, such as water, through the cooling plate 203 to enable temperature control of the spot heat source assembly 170 . In one or more embodiments, channels 240 include one or more aluminum, stainless steel, and/or copper pipes.

[0036] 회전 스테이지(202)는 수직 축(207)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 하나 이상의 실시예들에서, 회전 스테이지(202)는 회전 플레이트(205)를 회전 스테이지(202)를 중심으로 회전시키도록 구성된 액추에이터, 이를테면 모터에 커플링된다. 모터는 임의의 적절한 모터, 예컨대 정확도에 대해 최적화된 광학 그레이드 모터(optical grade motor), 이를테면 스테퍼 모터(stepper motor)일 수 있다. 회전 스테이지(202)는 수직 축(207)을 중심으로 회전 플레이트(205)의 회전을 가능하게 하기 위해 복수의 베어링들을 포함할 수 있다.[0036] The rotation stage 202 is configured to rotate about a vertical axis 207 . In one or more embodiments, the rotation stage 202 is coupled to an actuator, such as a motor, configured to rotate the rotation plate 205 about the rotation stage 202 . The motor may be any suitable motor, such as an optical grade motor optimized for accuracy, such as a stepper motor. The rotation stage 202 may include a plurality of bearings to enable rotation of the rotation plate 205 about a vertical axis 207 .

[0037] 하나 이상의 실시예들에서, 복사 스폿 가열 소스(201)는 시준기 홀더(204)를 포함한다. 시준기 홀더(204)는 제1 평면(284)에 대해 예각으로 회전 스테이지(202)에 장착된다. 복사 스폿 가열 소스(201)는 또한, 서셉터(106) 및/또는 그 위에 포지셔닝된 기판(102)의 구역에 복사 스폿 가열을 제공하도록 동작가능한, 시준기 홀더(204) 내에 배치된 시준기(206)를 포함한다. 시준기 홀더(204)는 시준기(206)의 지지를 가능하게 한다. 시준기 홀더(204)는 그 안에 하나 이상의 렌즈들을 하우징할 수 있다. 시준기(206)는 레이저와 같은 광학 에너지 소스로부터 광학 에너지를 수신하거나 또는 광학 에너지 소스의 지지를 가능하게 할 수 있다. 도 2a에 예시된 바와 같이, 레이저와 같은 광학 에너지 소스(299)가 시준기(206)와 맞물린다. 일 예에서, 시준기 홀더(204) 및 시준기(206) 각각은 알루미늄으로 형성된 하우징을 포함한다.[0037] In one or more embodiments, the radiation spot heating source 201 includes a collimator holder 204 . The collimator holder 204 is mounted to the rotation stage 202 at an acute angle to the first plane 284 . The radiation spot heating source 201 also includes a collimator 206 disposed within the collimator holder 204 , operable to provide radiation spot heating to the susceptor 106 and/or a region of the substrate 102 positioned thereon. includes The collimator holder 204 enables support of the collimator 206 . The collimator holder 204 may house one or more lenses therein. The collimator 206 may receive optical energy from an optical energy source, such as a laser, or may enable support of an optical energy source. As illustrated in FIG. 2A , an optical energy source 299 , such as a laser, engages the collimator 206 . In one example, collimator holder 204 and collimator 206 each include a housing formed of aluminum.

[0038] 복사 스폿 가열 소스에 인가되는 전력은 사용 케이스에 따라 변할 수 있다. 예컨대, 전력은 100 W 미만, 예컨대 약 10 W 내지 약 90 W, 예컨대, 약 20 W 내지 약 80 W, 예컨대, 약 40 W 내지 약 60 W일 수 있다. 전력은 기판(102)의 중심에 대해 가열되고 있는 스폿의 위치에 따라 단일 애플리케이션 동안 변할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 전력은 애플리케이션 또는 프로세스 동안 고정된 상태로 유지될 수 있다. 복사 소스 출력의 파장은 임의의 적절한 값, 예컨대 900㎚ 내지 1000㎚, 예컨대 약 970㎚일 수 있다.[0038] The power applied to the radiation spot heating source may vary depending on the use case. For example, the power may be less than 100 W, such as from about 10 W to about 90 W, such as from about 20 W to about 80 W, such as from about 40 W to about 60 W. The power may vary during a single application depending on the location of the spot being heated relative to the center of the substrate 102 . In one or more embodiments, the power may remain fixed during the application or process. The wavelength of the radiation source output may be any suitable value, such as between 900 nm and 1000 nm, such as about 970 nm.

[0039] 도 2c는 하나 이상의 실시예들에 따른 반사기(154)의 개략적인 하향도이다. 위에서 논의된 바와 같이, 반사기(154)는 하나 이상의 개구들(130)을 포함하며, 이 개구들(130)을 통해 복사 에너지(132)가 서셉터(106)로 지향된다. 개구들(130)은 스폿 가열 소스 조립체들(170)이 회전될 때 스폿 가열 소스 조립체들(170)의 회전을 수용하기 위해 만곡된 형상을 갖는다. 부가적으로, 열 차폐부(175)(가상선으로 도시됨)가 반사기(154) 위에 배치된다. 열 차폐부(175)는 부가적으로, 그 안에 형성된 개구들(295)을 포함한다. 본원에 도시된 개구들(295)은, 스폿 가열 소스 조립체들(170)로부터의 복사 에너지(132)(도 1a에 도시됨)가 도 2b에 도시된 반원형 패턴(230)으로 이동할 수 있도록, 만곡된 오블롱(oblong) 형상이다. 개구들(130 및 295)은 서로에 대해 (비록 겹칠 수 있을지라도) 각지게 오프셋된다. 개구들(130 및 295) 사이의 각도 오프셋은, 스폿 가열 소스 조립체(170)의 회전 및 개구들(130 및 295)의 수직 오프셋으로 인해 복사 에너지(132)가 수직에 대해 각지게 지향될 때, 복사 에너지(132)가 개구들(130 및 295)을 가로지를 수 있게 한다.[0039] 2C is a schematic top-down view of a reflector 154 in accordance with one or more embodiments. As discussed above, reflector 154 includes one or more openings 130 through which radiant energy 132 is directed to susceptor 106 . The openings 130 have a curved shape to accommodate rotation of the spot heat source assemblies 170 when the spot heat source assemblies 170 are rotated. Additionally, a heat shield 175 (shown in phantom) is disposed over the reflector 154 . The heat shield 175 additionally includes openings 295 formed therein. The openings 295 shown herein are curved such that radiant energy 132 (shown in FIG. 1A ) from the spot heat source assemblies 170 can travel in the semicircular pattern 230 shown in FIG. 2B . It is shaped like an oblong. The openings 130 and 295 are angularly offset with respect to each other (although they may overlap). The angular offset between the openings 130 and 295 is such that the rotation of the spot heating source assembly 170 and the vertical offset of the openings 130 and 295 cause the radiant energy 132 to be directed at an angle to the vertical, Allow radiant energy 132 to traverse openings 130 and 295 .

[0040] 도 3a는, 시준기 홀더(204) 내부에 장착된 렌즈들이 없는, 도 2a의 스폿 가열 소스 조립체(170)의 개략적인 단면도를 예시한다. 스폿 가열 소스 조립체(170)는 회전 스테이지(202), 회전 플레이트(205), 시준기 홀더(204), 및 시준기(206)를 포함한다. 도 3b는, 시준기 홀더가 내부에 장착된 하나의 렌즈(300)를 포함하는, 도 2a의 스폿 가열 소스 조립체(170)의 개략적인 단면도를 예시한다. 도 3c는, 시준기 홀더가 내부에 장착된 복수의 렌즈들(300)을 포함하는, 도 2a의 스폿 가열 소스 조립체(170)의 개략적인 단면도를 예시한다. 하나 이상의 렌즈들(300)은 임의의 적절한 재료, 예컨대 석영으로 형성되고, 반사 방지 코팅으로 코팅될 수 있다. 시준기 홀더(204) 내에 배치된 하나 이상의 렌즈들(300)은, 스폿 가열 소스 조립체(170)에 의해 제공되는 열이 기판(102) 상의 다양한 스폿 사이즈들과 접촉할 수 있게 하는 다양한 초점 길이들을 허용한다. 렌즈들(300)은 오목 렌즈들, 볼록 렌즈들, 프레넬 렌즈들, 또는 다른 렌즈 설계들을 포함할 수 있다는 것이 고려된다.[0040] FIG. 3A illustrates a schematic cross-sectional view of the spot heating source assembly 170 of FIG. 2A without lenses mounted inside the collimator holder 204 . The spot heating source assembly 170 includes a rotating stage 202 , a rotating plate 205 , a collimator holder 204 , and a collimator 206 . FIG. 3B illustrates a schematic cross-sectional view of the spot heating source assembly 170 of FIG. 2A including one lens 300 having a collimator holder mounted therein. FIG. 3C illustrates a schematic cross-sectional view of the spot heating source assembly 170 of FIG. 2A , including a plurality of lenses 300 having a collimator holder mounted therein. The one or more lenses 300 may be formed of any suitable material, such as quartz, and coated with an anti-reflective coating. The one or more lenses 300 disposed within the collimator holder 204 allow for a variety of focal lengths to allow heat provided by the spot heating source assembly 170 to contact various spot sizes on the substrate 102 . do. It is contemplated that lenses 300 may include concave lenses, convex lenses, Fresnel lenses, or other lens designs.

[0041] 도 4는 기판을 프로세싱하기 위한 방법(400)의 동작들을 개략적으로 예시한다. 일부 실시예들에서, 방법(400)은 에피택셜 증착 챔버에서 기판을 국부적으로 가열할 수 있다.[0041] 4 schematically illustrates operations of a method 400 for processing a substrate. In some embodiments, method 400 may locally heat a substrate in an epitaxial deposition chamber.

[0042] 동작(410)에서, 프로세스 챔버의 기판 지지부 상에 기판이 배치된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버는 에피택시 증착 챔버, 예컨대, 도 1a에 도시된 프로세스 챔버(100a, 100b)일 수 있다. 그러나, 다른 프로세스 챔버들이 고려된다.[0042] At operation 410 , a substrate is disposed on a substrate support of a process chamber. In some embodiments, the process chamber may be an epitaxial deposition chamber, such as the process chambers 100a and 100b shown in FIG. 1A . However, other process chambers are contemplated.

[0043] 동작(420)에서, 회전 스테이지 상에 장착된 스폿 가열 소스가 활성화되어, 복사 에너지를 기판에 프로젝팅한다. 활성화는 레이저 소스, 이를테면 다이오드 레이저 소스에 전력을 공급하는 것을 포함할 수 있다. 활성화는 기판(102)의 영역, 부분, 또는 특정 구역을 가열할 수 있다. 활성화는 임의의 시간 길이 동안 지속될 수 있고, 소정의 실시예들에서, 일정한 파이어링(firing) 및/또는 펄스형 파이어링일 수 있다. 펄스형 파이어링에서, 레이저 소스는 50% 미만, 예컨대 25%, 예컨대 5%, 예컨대 1%의 듀티 사이클을 가질 수 있다. 펄스형 파이어링에서 펄스들 사이의 시간은 약 10 마이크로초(μs) 내지 약 10 밀리초(ms), 예컨대 약 0.5 ms 내지 약 5 ms일 수 있다. 활성화는, 기판에 걸쳐 더 균일한 온도를 제공하도록 기판 상의 콜드 스폿을 감소시키기 위해, 기판의 원하는 영역, 부분, 또는 구역을 가열할 수 있다. 다른 타입들의 레이저들 또는 복사 에너지 소스들이 활용될 수 있다는 것이 추가로 고려된다. 일 실시예에서, 스폿 가열 소스는 아치형 경로를 따라 이동되어 기판 상의 프로젝팅된 복사 에너지의 충돌 지점을 조정한다.[0043] At operation 420 , a spot heating source mounted on the rotating stage is activated to project radiant energy onto the substrate. Activation may include powering a laser source, such as a diode laser source. Activation may heat a region, portion, or specific region of the substrate 102 . Activation may last for any length of time and, in certain embodiments, may be a constant firing and/or a pulsed firing. In pulsed firing, the laser source may have a duty cycle of less than 50%, such as 25%, such as 5%, such as 1%. The time between pulses in pulsed firing may be from about 10 microseconds (μs) to about 10 milliseconds (ms), such as from about 0.5 ms to about 5 ms. Activation can heat a desired region, portion, or region of the substrate to reduce cold spots on the substrate to provide a more uniform temperature across the substrate. It is further contemplated that other types of lasers or radiant energy sources may be utilized. In one embodiment, the spot heating source is moved along an arcuate path to adjust the point of impact of the projected radiant energy on the substrate.

[0044] 동작(430)에서, 회전 스테이지 상에 장착된 복사 스폿 가열 소스의 활성화 후에, 기판의 원하는 영역이 가열된다. 하나 이상의 실시예들에서, 기판 지지부는 기판의 원하는 영역을 가열하면서 회전된다. 하나 이상의 실시예들에서, 회전 스테이지는 기판의 원하는 영역을 가열하면서 회전된다. 하나 이상의 실시예들에서, 기판 지지부 및 회전 스테이지는 기판의 원하는 영역을 가열하면서 회전된다. 복사 에너지를 미리 결정된 위치로 지향시키기 위해, 복사 스폿 가열기의 활성화 전에 회전 스테이지가 회전될 수 있다는 것이 또한 고려된다.[0044] In operation 430 , after activation of a radiation spot heating source mounted on the rotation stage, a desired area of the substrate is heated. In one or more embodiments, the substrate support is rotated while heating a desired area of the substrate. In one or more embodiments, the rotation stage is rotated while heating a desired area of the substrate. In one or more embodiments, the substrate support and rotation stage are rotated while heating a desired area of the substrate. It is also contemplated that the rotation stage may be rotated prior to activation of the radiation spot heater to direct the radiant energy to a predetermined position.

[0045] 에피택셜 증착을 위한 프로세스 챔버들이 본원에 도시되고 설명되지만, 본 개시내용의 청구대상은, 가열 엘리먼트들이 프로세스 챔버의 최상부, 최하부, 또는 최상부와 최하부 둘 모두에 제공되는지 여부에 관계없이, 예컨대, 열 어닐링, 열 세정, 열 화학 기상 증착, 열 산화 및 열 질화와 같은 프로세스들을 위해 기판을 가열하는 제어된 열 사이클(thermal cycle)을 제공할 수 있는 다른 프로세스 챔버들에 또한 적용가능하다는 것이 고려된다.[0045] Although process chambers for epitaxial deposition are shown and described herein, the subject matter of the present disclosure provides, for example, thermal It is contemplated that it is also applicable to other process chambers that may provide a controlled thermal cycle of heating the substrate for processes such as annealing, thermal cleaning, thermal chemical vapor deposition, thermal oxidation and thermal nitridation.

[0046] 본 개시내용의 이점들은 기판 상의 온도 불-균일성들의 감소를 포함하여, 상부에 더 균일한 재료 증착을 갖는 기판을 생성한다. 기판 품질의 증가, 그리고 따라서, 스크랩의 감소가 있다는 점에서 비용 감소가 또한 실현된다. 부가적인 이익들은 온도 균일성의 초-미세 튜닝을 위한 기판의 정밀한 국부적인 가열을 포함한다. 본 개시내용의 추가의 이점들은 종래의 접근법들과 비교하여 감소된 벌크를 포함한다. 감소된 벌크는, 시스템의 컴포넌트들에 대한 마모가 더 적기 때문에, 조립체의 전체 수명을 개선한다. 부가적으로, 개시된 스폿 가열기들은 선형 및 수직 슬롯형 장착 메커니즘들에 존재하는 밀봉 문제들을 완화시키고, 따라서, 고압 환경의 유지보수를 가능하게 한다. 유지된 압력은 램프 모듈의 냉각을 추가로 가능하게 하여, 프로세스 챔버 및 프로세스 챔버의 컴포넌트들의 수명 및 유효성을 연장시킨다.[0046] Advantages of the present disclosure include reduction of temperature non-uniformities on the substrate, resulting in a substrate with more uniform material deposition thereon. A cost reduction is also realized in that there is an increase in the substrate quality and thus a reduction in scrap. Additional benefits include precise localized heating of the substrate for ultra-fine tuning of temperature uniformity. Additional advantages of the present disclosure include reduced bulk compared to conventional approaches. The reduced bulk improves the overall life of the assembly as there is less wear to the components of the system. Additionally, the disclosed spot heaters alleviate sealing problems present in linear and vertical slotted mounting mechanisms, thus enabling maintenance of high pressure environments. The maintained pressure further enables cooling of the lamp module, extending the lifetime and effectiveness of the process chamber and components of the process chamber.

[0047] 요약하면, 본원에서 설명되는 실시예들은 프로세싱 동안 기판의 가열을 제공하기 위한 스폿 가열 소스 조립체를 포함하는 에피택셜 증착 챔버를 제공한다. 기판의 특정 위치들을 국부적으로 가열하고 튜닝하기 위해 에너지가 집중될 수 있다. 스폿 가열 소스 조립체는, 광 및 공기가 기판 프로세싱 구역을 빠져나갈 수 있게 하지 않으면서 기판의 부분들을 가열하도록 동작가능한, 회전 스테이지 상에 배치된 시준기 홀더를 포함한다. 이러한 어셈블리는 기판 프로세싱 구역 밖으로의 원치 않는 광 및 공기 유동과 관련된 위험들을 방지하고, 최소화된 벌크 및 비용으로 오래 지속되는 조립체를 제공한다.[0047] In summary, embodiments described herein provide an epitaxial deposition chamber that includes a spot heating source assembly for providing heating of a substrate during processing. Energy can be focused to locally heat and tune specific locations of the substrate. The spot heating source assembly includes a collimator holder disposed on a rotational stage operable to heat portions of the substrate without allowing light and air to exit the substrate processing region. Such an assembly avoids the risks associated with unwanted light and air flow out of the substrate processing area, and provides a long lasting assembly with minimized bulk and cost.

[0048] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.[0048] While the foregoing relates to embodiments of the present disclosure, other and additional embodiments of the disclosure may be devised without departing from the basic scope of the disclosure, the scope of which is set forth in the following claims. is determined by

Claims (20)

프로세스 챔버로서,
제1 윈도우;
제2 윈도우;
상기 제1 윈도우와 상기 제2 윈도우 사이에 배치된 기판 지지부; 및
상기 제1 윈도우 위에 배치되고 상기 제1 윈도우를 통해 복사 에너지(radiant energy)를 제공하도록 구성된 전동식(motorized) 회전가능 복사 스폿 가열 소스를 포함하는,
프로세스 챔버.A process chamber comprising:
a first window;
a second window;
a substrate support disposed between the first window and the second window; and
a motorized rotatable radiation spot heating source disposed over the first window and configured to provide radiant energy through the first window;
process chamber. 제1 항에 있어서,
상기 전동식 회전가능 복사 스폿 가열 소스는 제1 평면에 배치된 회전 스테이지에 장착되고, 상기 전동식 회전가능 복사 스폿 가열 소스는 상기 제1 평면에 대해 예각(acute angle)으로 포지셔닝되며, 상기 회전 스테이지는 상기 전동식 회전가능 복사 스폿 가열 소스를 회전시키도록 회전가능한,
프로세스 챔버.The method of claim 1,
The motorized rotatable radiation spot heating source is mounted on a rotation stage disposed in a first plane, the motorized rotatable radiation spot heating source positioned at an acute angle with respect to the first plane, the rotation stage comprising the rotatable to rotate the motorized rotatable radiation spot heating source;
process chamber. 제2 항에 있어서,
냉각 플레이트를 더 포함하며, 상기 회전 스테이지는 상기 냉각 플레이트 상에 배치되는,
프로세스 챔버.3. The method of claim 2,
further comprising a cooling plate, wherein the rotating stage is disposed on the cooling plate;
process chamber. 제3 항에 있어서,
상기 냉각 플레이트는 내부에 형성된 하나 이상의 채널들을 포함하는,
프로세스 챔버.4. The method of claim 3,
the cooling plate comprising one or more channels formed therein;
process chamber. 제4 항에 있어서,
상기 하나 이상의 채널들은 알루미늄을 포함하는,
프로세스 챔버.5. The method of claim 4,
wherein the one or more channels comprise aluminum;
process chamber. 제3 항에 있어서,
상기 회전 스테이지는 상기 냉각 플레이트와 직접 접촉하여 배치되는,
프로세스 챔버.4. The method of claim 3,
the rotating stage is disposed in direct contact with the cooling plate;
process chamber. 제3 항에 있어서,
챔버 덮개를 더 포함하며, 상기 냉각 플레이트는 상기 챔버 덮개 상에 배치되는,
프로세스 챔버.4. The method of claim 3,
further comprising a chamber cover, wherein the cooling plate is disposed on the chamber cover;
process chamber. 제1 항에 있어서,
상기 전동식 회전가능 복사 스폿 가열 소스는:
시준기 홀더; 및
상기 시준기 홀더 내에 배치된 시준기를 포함하는,
프로세스 챔버.The method of claim 1,
The electrically rotatable radiant spot heating source comprises:
collimator holder; and
a collimator disposed within the collimator holder;
process chamber. 제2 항에 있어서,
상기 회전 스테이지 상에 배치된 회전 플레이트를 더 포함하며, 상기 회전 플레이트는 수직 축을 중심으로 회전가능한,
프로세스 챔버.3. The method of claim 2,
Further comprising a rotation plate disposed on the rotation stage, wherein the rotation plate is rotatable about a vertical axis,
process chamber. 스폿 가열 소스 조립체로서,
시준기 홀더; 및
제1 평면에 배치된 회전 스테이지를 포함하며, 상기 시준기 홀더는 상기 제1 평면에 대해 예각으로 상기 회전 스테이지에 장착되는,
스폿 가열 소스 조립체.A spot heating source assembly comprising:
collimator holder; and
a rotating stage disposed in a first plane, wherein the collimator holder is mounted to the rotating stage at an acute angle with respect to the first plane;
Spot heating source assembly. 제10 항에 있어서,
냉각 플레이트를 더 포함하며, 상기 회전 스테이지는 상기 냉각 플레이트와 직접 접촉하고, 상기 냉각 플레이트는 상기 제1 평면에 평행한 제2 평면에 장착되는,
스폿 가열 소스 조립체.11. The method of claim 10,
further comprising a cooling plate, wherein the rotating stage is in direct contact with the cooling plate, the cooling plate being mounted on a second plane parallel to the first plane;
Spot heating source assembly. 제11 항에 있어서,
상기 시준기 홀더 상에 배치된 시준기; 및
상기 시준기에 커플링된 레이저를 더 포함하는,
스폿 가열 소스 조립체.12. The method of claim 11,
a collimator disposed on the collimator holder; and
further comprising a laser coupled to the collimator;
Spot heating source assembly. 제10 항에 있어서,
상기 시준기 홀더는 내부에 장착된 적어도 하나의 렌즈를 포함하는,
스폿 가열 소스 조립체.11. The method of claim 10,
wherein the collimator holder comprises at least one lens mounted therein;
Spot heating source assembly. 제13 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 렌즈는 반사 방지 코팅으로 코팅되는,
스폿 가열 소스 조립체.14. The method of claim 13,
wherein the at least one lens is coated with an anti-reflective coating;
Spot heating source assembly. 제10 항에 있어서,
상기 시준기 홀더는 내부에 장착된 복수의 렌즈들을 포함하는,
스폿 가열 소스 조립체.11. The method of claim 10,
The collimator holder comprises a plurality of lenses mounted therein,
Spot heating source assembly. 제15 항에 있어서,
상기 회전 스테이지는 복수의 진공-기밀(vacuum-tight) 밀봉부(seal)들을 포함하는,
스폿 가열 소스 조립체.16. The method of claim 15,
wherein the rotating stage comprises a plurality of vacuum-tight seals;
Spot heating source assembly. 스폿 가열을 위한 방법으로서,
프로세스 챔버 내의 기판 지지부 상에 기판을 배치하는 단계;
상기 기판에 복사 에너지를 프로젝팅하기 위해 회전 스테이지 상에 장착된 스폿 가열 소스를 활성화시키는 단계;
상기 기판 상의 상기 프로젝팅된 복사 에너지의 충돌 지점을 조정하기 위해 아치형 경로를 따라 상기 스폿 가열 소스를 이동시키는 단계; 및
상기 프로젝팅된 복사 에너지로 상기 기판의 원하는 영역을 가열하는 단계를 포함하는,
스폿 가열을 위한 방법.A method for spot heating, comprising:
placing a substrate on a substrate support within the process chamber;
activating a spot heating source mounted on a rotating stage to project radiant energy onto the substrate;
moving the spot heating source along an arcuate path to adjust a point of impact of the projected radiant energy on the substrate; and
heating a desired area of the substrate with the projected radiant energy;
Method for spot heating. 제17 항에 있어서,
상기 기판의 상기 원하는 영역을 가열하면서 상기 기판 지지부를 회전시키는 단계를 더 포함하는,
스폿 가열을 위한 방법.18. The method of claim 17,
rotating the substrate support while heating the desired area of the substrate;
Method for spot heating. 제17 항에 있어서,
상기 기판의 상기 원하는 영역을 가열하면서 상기 회전 스테이지를 회전시키는 단계를 더 포함하는,
스폿 가열을 위한 방법.18. The method of claim 17,
rotating the rotation stage while heating the desired area of the substrate;
Method for spot heating. 제17 항에 있어서,
상기 기판의 상기 원하는 영역을 가열하면서 상기 기판 지지부 및 상기 회전 스테이지를 회전시키는 단계를 더 포함하는,
스폿 가열을 위한 방법.18. The method of claim 17,
rotating the substrate support and the rotation stage while heating the desired area of the substrate;
Method for spot heating.
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